回火温度对Mn-Cr-Ni-Mo钢调质后组织与性能的影响

以Mn-Cr-Ni-Mo低碳低合金钢为研究对象,在JMatPro软件模拟的基础上,采取组织分析与性能测试等方法研究了不同回火温度条件下的组织与性能。结果表明:试验钢经淬火后的显微组织为板条贝氏体+多边形块状铁素体+马氏体,再经600~700℃高温回火时,随着回火温度的提高,马氏体和贝氏体先后逐渐转变,碳化物析出量提升,出现晶粒细化现象,平均晶粒度提高,这些组织变化导致材料强度和硬度降低而冲击韧性上升。在640℃回火时出现二次硬化现象,导致强度有所提高,冲击韧性相对略有下降,且在0~-40℃时的冲击值无明显变化,保持较高的强-韧性匹配。Mn-Cr-Ni-Mo低碳低合金钢采用910℃淬火+640℃回火的热处理工艺方案可行,能满足试验钢生产X60、X65和X70等钢级管线管的技术要求。这种用单一钢种生产多个不同钢级的钢管是保障生产管理、降低成本和提升效益的重要途径,有助于提升管线管产品的市场竞争力。

固溶时效处理对Ni30高温合金组织和性能的影响

为了探究Ni30高温合金的固溶生产工艺,本工作以Ni30高温合金作为研究对象,结合JMatPro数值模拟,对其进行固溶和时效热处理。采用金相显微镜、SEM、EDS和XRD等手段研究了不同固溶温度对Ni30高温合金组织和性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中的碳化物逐渐溶解,晶粒尺寸逐渐长大,晶粒长大过程符合Arrhenius公式,晶粒长大激活能为74.33 kJ/mol。随着固溶温度的升高,硬度先下降后趋于稳定,最大为41.8HRC;在800℃高温拉伸试验过程中,抗拉强度、屈服强度先上升后下降,拉伸断口基本以韧窝为主,当合金在1080℃固溶时,经时效处理后抗拉强度值最高为810 MPa,屈服强度值最高为700 MPa。

热轧态H13钢调质工艺参数模拟计算与实验验证

利用JMatPro软件,模拟计算得到热轧态H13钢平衡相组成、奥氏体连续加热转变(continuous heating transformation diagram of austenite,TTA)曲线图、过冷奥氏体连续冷却转变(continuous cooling transformation diagram,CCT)曲线图、淬透性曲线、碳化物和相转变曲线;结合性能要求,确定H13钢的调质工艺参数范围,并进行实验验证。实验结果表明:H13钢经1 050℃淬火后得到的最高硬度为53.4洛氏硬度(Rockwell Hardness C,HRC),50 mm处仍保持45 HRC以上的较高硬度;H13钢随着冷速的提升强度和硬度略有升高;现企业选用的工艺参数(1 050℃+45 min淬火,630℃+100 min回火)可行。

蜗壳的3D打印砂型铸造成形模拟及工艺研究

蜗壳铸件复杂,使用传统砂铸方法难以成形,蜗壳顶部存在补缩不足的铸造缺陷。为此提出3D打印的组芯方案。利用Solidworks软件对蜗壳进行三维数字化建模,结合ProCAST模拟分析,对蜗壳铸件工艺方案进行优化,然后利用3D打印设备打印出砂芯,经X射线探伤验证,得到无缺陷的铸件。分析认为,原六角星底注式浇注的设计方案存在冒口较小,保温效果差的缺陷,导致顶部区域补缩不足,最终蜗壳铸件顶部具有明显缺陷。优化方式为改为顶注式浇注,浇口杯和冒口一体设计,使得顶部区域保温效果好,补缩足够,同时减轻了砂芯重量,加强了铸件尺寸精度和强度。通过结合3D打印和传统砂型铸造成型技术,有效简化了铸造操作过程,降低了生产难度,提高了成品精度和强度,符合企业砂铸的经济效益。研究成果有助于推动涡轮增压器蜗壳铸件工艺的研究。

CSNS-Ⅱ高功率法拉第筒设计与热分析

设计了一种高功率法拉第筒,用于中国散裂中子源二期工程(CSNS-II)中80MeV漂移管直线加速器(DTL)调束阶段,以吸收和截止束流,并保护下游的超导腔。通过蒙特卡罗程序模拟了80 MeV质子束在不同材料中的能量沉积,为质子束在材料中热源分布的建立提供了依据。使用有限元分析软件ANSYS对结构模型进行热分析,通过材料与结构的分析比较,最终选择以石墨作为面向束流吸收材料、束流与收集靶法线夹角为70°的斜靶结构。当束流参数脉冲宽度为500μs,频率为25 Hz时,达到平衡后峰值温度约为1377 K,未超过相应的石墨材料熔点,结构设计满足工程应用需求。

高频微锻造对激光熔覆层开裂行为与表面组织的影响

多频次的微米级塑性变形可导致材料表面组织与力学行为特性的变化.采用自制的高频微锻造机构对激光熔凝NiCrBSi合金层进行了微锻造处理.利用OM研究了微锻造激光熔覆层产生的塑性变形的几何特性;利用OM,SEM观察了微锻造对激光熔凝层表面组织及开裂行为的影响.结果表明,高频微锻造可在激光熔覆NiCrBSi合金层表面产生约150μm的塑性变形;激光熔凝层特有的明显而规则枝状结晶组织被锻碎;激光熔覆层的开裂行为有明显好转.

Ni-Al喷涂层反应烧结的组织演变与结合机制

为了改进热喷涂层组织结构和结合性能,在不引起反应的条件下,将Ni-Al混合粉(93%Ni+7%Al)喷涂于A3钢基材表面,通过中温反应烧结处理,制备了具有良好结合性能的涂层试样,利用SEM和XRD研究了涂层烧结前后显微组织和相结构的变化.结果表明:反应烧结前后涂层显微组织发生了明显变化,烧结后涂层所固有的层状结构消失;烧结时涂层中Al首先与Ni反应生成Ni2Al3,随处理温度增高而转化为NiAl3,基材界面出现冶金结合,并在界面愈合区间发现了Ni-Fe固溶体.

球墨铸铁的激光相变硬化

利用TJ-HL-T5000激光器,对QT600-3球墨铸铁进行激光相变硬化研究,测量了淬硬层深度和硬度分布,并对其金相组织进行了观察和分析。结果表明,QT600-3球墨铸铁激光淬硬层组织的表层结构致密,硬度可达920HV,淬硬深度约为0.5mm,从表面沿深度方向出现包围石墨球的马氏体壳组织,对提高耐磨性有利。

激光熔凝对1Cr18Ni9Ti焊接接头组织和性能的影响

对1Crl8Ni9Ti不锈钢焊接接头进行激光熔凝试验并优化工艺参数。利用扫描电镜、能谱仪、金相显微镜对熔凝层进行检测和对试样进行抗腐蚀性试验。结果表明:激光熔凝层比不锈钢基体具有更强的耐蚀性,特别是焊接接头的薄弱环节-近焊缝区,经激光熔凝后,应力腐蚀倾向减小,抗晶间腐蚀能力有所提高,这对改善焊接接头的抗腐蚀均匀性有利。

采用激光相变硬化工艺提高凹模寿命

应用激光相变硬化的原理 ,对9mm圆片药物冲模的凹模表面进行激光淬火 ,提高凹模的表面硬度 ,细化金相组织 ,增强凹模型腔抗冲击能力 ,从而达到延长模具寿命的目的。试验结果表明 ,激光淬火可使凹模型腔表面硬度提高4～5HRC ,凹模寿命提高20 %以上。

激光熔凝对高速火焰喷涂硬质合金层组织及性能的影响

用5 kW连续CO2激光器对预喷涂有硬质合金层的普通碳钢进行激光熔凝处理,用奥林巴斯GX51金相显微镜观察显微组织结构,用HXS-1000TAY显微硬度计测试熔层由表及里的硬度分布。结果表明:激光熔凝能细化喷涂层组织,熔层中硬质相呈弥散分布,熔层硬度较基材明显提高且分布均匀,这对提高耐磨性有利。

激光制备NiCrBSiCoWC熔凝层的特性

为改善汽轮机叶片性能,利用5 kW CO2激光器在汽轮机末级叶片表面制备NiCrBSiCoWC涂层,利用SEM观察熔凝层组织,利用HB1000B维氏硬度计测试熔凝层显微硬度,在XP-5数控高温摩擦磨损试验机上进行磨损试验,分析影响叶片熔凝层开裂行为的因素。实验结果表明:激光熔凝层与基材形成良好的冶金结合,熔凝层组织均匀,当熔凝层厚度为0.2～0.3 mm,基材预热至220℃时,熔凝层裂纹宽度和长度能得到有效控制,熔凝层平均硬度约为964 HV,其耐磨性比基体有明显的提高,熔凝层磨损后表面平滑,磨损体积减少约89%。

医用降温仪的设计与试验研究

介绍应用机械制冷方法设计医用降温仪的过程 ,并对所研制的降温仪进行试验和分析研究。

校企合作培养材料成型及控制工程专业人才的思考

校企合作培养人才是在原有的本科课程教育的基础上,发挥校企各方优势联合培养,学生在企业生产现场将自己在校所学的专业理论知识内化为自己的实际应用能力,可有效地提高学生的实践能力。2006年以来,南华大学材料成型及控制工程专业与本地的大中型企业密切联系,共同探讨校企合作人才培养模式,逐步摸索校企合作培养过程中的教学规律,经过校企双方几年的共同努力,取得一定成效。

IFD和SCFD在制备纳米TiO_2中的比较研究

采用Sol-gel法制备纳米TiO2,对生成的凝胶湿颗粒,分别采用红外辐射(IFD)和超临界流体干燥(SCFD)技术进行干燥,然后对样品进行XRD、SEM及BET表征,同时考察样品对苏丹红Ⅰ的光催化氧化降解活性。测试结果表明,红外干燥法制备的纳米TiO2是锐钛矿和金红石的混晶,粒径10～30nm,对苏丹红光催化降解性能优于采用SCFD法制备的样品。红外干燥法具有干燥时间短、制备步骤简便、无需特殊设备、产品催化活性高等优点。

拖拉机齿轮的稀土低温渗碳

介绍了稀土低温渗碳工艺在拖拉机齿轮上的应用。通过具体的数据说明该工艺实施的方便性和节能效果。通过试验得出稀土低温渗碳工艺用于井式气体渗碳炉 ,生产周期可缩短 15 % 。

钻头套缺口的冲裁加工

对钻头套缺口的冲裁加工进行可行性分析 ,优化设计冲模 ,并对其进行强化热处理 ,提高冲模使用寿命。

机械工程材料课程建设的探索与实践

利用数字化教学平台,课堂教学与网络辅助教学相结合;依托校企合作人才培养示范基地,课堂教学与企业工程案例辅助教学相结合;改变传统课程体系,分模块组织教学,运用"启发式+问题式"教学法;开设综合性实验、综合设计性实训并组织金相技能竞赛,提高学生的实践能力,培养学生的创新意识,多渠道提高课程建设质量,实现课程建设可持续发展。

《机械工程材料》实验教学探讨

从培养学生的综合素质出发,对机械工程材料实验教学方法进行改革,将原独立的实验内容进行整合,设计涉及该课程多个知识点组合的实验方案,学生在完成规定学时的必做实验后,自由选择自己感兴趣的零件,进行失效分析,选择材料,再对所选材料进行处理,检验处理前后的组织状态和硬度值,对比分析性能变化的原因及影响因素,全面训练学生分析问题和解决问题的能力。